Verbessertes Installationsschema für piezoelektrische Quarz-Wägesensoren auf Asphaltbelägen

(1-Rad, 2-Wiegesensor, 3-weiche Basisschicht, 4-starre Basisschicht, 5-flexibler Belag, 6-Senkungsbereich, 7-Schaumstoffpolster)

Aufgrund der unterschiedlichen Setzungseigenschaften und Reibungskoeffizienten der Fahrbahnoberfläche sind Fahrzeuge, die den piezoelektrischen Quarzwägesensor passieren, starken Vibrationen ausgesetzt, was die Gesamtwägegenauigkeit erheblich beeinträchtigt. Nach längerer Fahrzeugkompression ist die Stelle anfällig für Beschädigungen und Risse, was zu Sensorschäden führt.

2. Aktuelle Lösung in diesem Bereich: Wiederaufbau von Zementbetonfahrbahnen

Da piezoelektrische Quarz-Wägesensoren nicht direkt auf Asphaltbelägen installiert werden können, besteht die in der Branche gängige Maßnahme darin, den Zementbetonbelag für den Installationsbereich der piezoelektrischen Quarz-Wägesensoren wiederherzustellen. Die übliche Umbaulänge beträgt 6–24 Meter, die Breite entspricht der Straßenbreite.

Obwohl die Erneuerung der Zementbetonfahrbahn die Festigkeitsanforderungen für den Einbau piezoelektrischer Quarzwägesensoren erfüllt und eine lange Lebensdauer gewährleistet, wird ihre flächendeckende Verbreitung durch mehrere Probleme stark eingeschränkt, insbesondere:

1) Die umfassende Rekonstruktion der ursprünglichen Fahrbahndecke durch Zementhärtung erfordert erhebliche Baukosten.

2) Die Sanierung von Zementbeton erfordert extrem lange Bauzeiten. Allein die Aushärtezeit des Zementbelags beträgt 28 Tage (Standardanforderung), was zweifellos erhebliche Auswirkungen auf die Verkehrsorganisation hat. Insbesondere in Fällen, in denen WIM-Systeme erforderlich sind, der Verkehrsfluss vor Ort jedoch extrem hoch ist, gestaltet sich die Projektabwicklung oft schwierig.

3) Zerstörung der ursprünglichen Straßenstruktur, was das Erscheinungsbild beeinträchtigt.

4) Durch plötzliche Änderungen des Reibungskoeffizienten kann es insbesondere bei Regen zu Schleudererscheinungen kommen, die leicht zu Unfällen führen können.

5) Änderungen der Straßenstruktur verursachen Fahrzeugvibrationen, die die Wiegegenauigkeit in gewissem Maße beeinträchtigen.

6) Auf bestimmten Straßen, wie beispielsweise Hochbrücken, kann keine Zementbeton-Rekonstruktion durchgeführt werden.

7) Im Straßenverkehr geht der Trend derzeit von Weiß zu Schwarz (Umstellung von Zement- auf Asphaltbeläge). Die derzeitige Lösung von Schwarz zu Weiß steht im Widerspruch zu den geltenden Anforderungen und ist oft resistent gegenüber Bauteilen.

3. Verbesserter Installationsschemainhalt

Der Zweck dieses Systems besteht darin, den Mangel piezoelektrischer Quarzwägesensoren zu beheben, die nicht direkt auf Asphaltbetonpflaster installiert werden können.

Bei diesem Konzept wird der piezoelektrische Quarz-Wägesensor direkt auf der starren Basisschicht platziert. Dadurch werden die langfristigen Inkompatibilitätsprobleme vermieden, die durch die direkte Einbettung der starren Sensorstruktur in den flexiblen Belag entstehen. Dies verlängert die Lebensdauer erheblich und stellt sicher, dass die Wägegenauigkeit nicht beeinträchtigt wird.

Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, die ursprüngliche Asphaltdecke mit einer Zementbetondecke zu rekonstruieren. Dadurch werden erhebliche Baukosten gespart und die Bauzeit erheblich verkürzt, was eine groß angelegte Werbekampagne ermöglicht.

Abbildung 2 ist eine schematische Darstellung der Struktur mit dem piezoelektrischen Quarz-Wägesensor, der auf der weichen Basisschicht platziert ist.